卿浩

摘要：豎向單樁靜載試驗(yàn)是基于重平臺(tái)，在樁頂上逐漸加載，然后通過(guò)觀測(cè)每級(jí)沉降量來(lái)確定豎向單樁承載力的操作方法。該種實(shí)驗(yàn)方法全面考慮了樁基與土層之間的相互作用，同時(shí)也是確定豎向單樁承載力最直觀、可靠的手段。本文就豎向單樁靜載實(shí)驗(yàn)對(duì)確定單樁承載力的重要性進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上對(duì)汀蘭華府11#棟工程的預(yù)應(yīng)力管樁采用單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)法進(jìn)行了質(zhì)量檢測(cè)問(wèn)題進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：豎向單樁靜載實(shí)驗(yàn)；單樁承載力；重要性；研究

近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和建筑行業(yè)的不斷進(jìn)步，無(wú)論是房建工程，還是公路、橋梁、碼頭以及海上作業(yè)平臺(tái)，樁基礎(chǔ)的應(yīng)用不不可避免的；然而，樁基的制作成本一般都比較高，可占整個(gè)建筑工程項(xiàng)目總投資的1/4左右，因此選擇合適的實(shí)驗(yàn)方法確定單樁的承載力至關(guān)重要。

1、豎向單樁靜載實(shí)驗(yàn)對(duì)確定單樁承載力的重要性

在建筑工程項(xiàng)目樁基設(shè)計(jì)過(guò)程中，單樁豎向承載力大小的確定非常重要，在很大程度上關(guān)系著整個(gè)建筑物的施工質(zhì)量和安全可靠性。實(shí)踐中，設(shè)計(jì)人員通常基于地質(zhì)勘察報(bào)告中的樁側(cè)極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值、樁端極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值考慮，嚴(yán)格按照公式對(duì)單樁豎向承載力進(jìn)行計(jì)算，這是經(jīng)驗(yàn)取值的一種常見(jiàn)形式。雖然通常情況下采取上述方法所的的數(shù)值比單樁靜載荷試驗(yàn)值要小一些，但是依然可以滿足設(shè)計(jì)要求，只是可能會(huì)導(dǎo)致樁基設(shè)計(jì)不合理、不經(jīng)濟(jì)；同時(shí)，如果上述計(jì)算值超過(guò)了試驗(yàn)值，則樁基工程施工建設(shè)過(guò)程中，不僅僅是簡(jiǎn)單的不經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，而可能會(huì)引發(fā)安全事故。由此可見(jiàn)，采用豎向單樁靜載試驗(yàn)方法，確定單樁承載力至關(guān)重要。

比如，某小高層住宅樓施工建設(shè)過(guò)程中，其主體結(jié)構(gòu)為短肢剪力墻，層高大約2.9米左右，地下室基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，樁采用的是預(yù)應(yīng)力PTC管樁，其界面直徑在500毫米左右，樁長(zhǎng)大約為29米，混凝土強(qiáng)度C80，其中豎向單樁的承載力為1700KN，極限承載力為2720KN；持力層樁端進(jìn)入大約2.5米左右。該建筑工程中布設(shè)了6組試樁，因施工時(shí)間非常的緊迫，沒(méi)有對(duì)樁承載力進(jìn)行荷載試驗(yàn)，直接進(jìn)行了沉樁施工操作，待壓樁操作完畢后，在現(xiàn)場(chǎng)查看壓樁情況時(shí)發(fā)現(xiàn)12根樁在未達(dá)標(biāo)時(shí)，壓力突然從1200KN驟降至850KN。針對(duì)這一現(xiàn)象，對(duì)異常情況樁實(shí)施小應(yīng)變動(dòng)測(cè)試驗(yàn)操作，發(fā)現(xiàn)其中7根樁頂下大約15米左右樁身混凝土存在著破損病害。為保證樁基質(zhì)量，對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，最終確定正常狀態(tài)下豎向單樁的承載力超過(guò)了試驗(yàn)值，雖然滿足設(shè)計(jì)要求；如果出現(xiàn)了異常情況，豎向單樁的極限承載力就難以滿足設(shè)計(jì)要求，容易出現(xiàn)上述不良現(xiàn)象。

事后分析，由于各種因素的存在，尤其是沒(méi)有充分重視施工前的實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。具體而言，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一，因各種市場(chǎng)因素的影響，設(shè)計(jì)院有時(shí)會(huì)受限于建設(shè)單位的要求，在設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)時(shí)片面追求節(jié)約、縮短施工工期，或者減少豎向單樁的試樁數(shù)量，沒(méi)有對(duì)豎向單樁進(jìn)行載荷試驗(yàn)。在這樣的情況下，設(shè)計(jì)人員難以正確獲取能夠有效反映施工現(xiàn)場(chǎng)情況的信息數(shù)據(jù)，因此樁基礎(chǔ)承載力不足現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮。上述案例說(shuō)明，如果只是根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而不進(jìn)行嚴(yán)格的豎向單樁靜載荷試驗(yàn)，則很容易因樁基不達(dá)標(biāo)而導(dǎo)致質(zhì)量和安全事故，同時(shí)也體現(xiàn)了豎向單樁靜載實(shí)驗(yàn)對(duì)確定單樁承載力的重要性。

2、豎向單樁靜載實(shí)驗(yàn)

本文所研究的建筑工程，即擬建的汀蘭華府11#棟 工程的預(yù)應(yīng)力管樁采用單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)法進(jìn)行了質(zhì)量檢測(cè)，實(shí)際試驗(yàn)6根（總樁數(shù)229根）。該場(chǎng)地基礎(chǔ)工程由湖南園藝建筑有限公司負(fù)責(zé)施工，根據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》JGJ106-2003的要求，本次對(duì)6根單樁采用靜載試驗(yàn)驗(yàn)證單樁豎向承載力特征值是否滿足設(shè)計(jì)要求。

（1）試驗(yàn)方法

本次試驗(yàn)按《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》JGJ106-2003有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。該工程基樁設(shè)計(jì)承載力特征值分別為1000kN和2000kN。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，我公司試驗(yàn)最大荷載分別為2000kN和4000kN。本次試驗(yàn)采用快速維持荷載法，共試驗(yàn)6根工程樁。

（2）荷載分級(jí)與加卸荷順序

試樁每級(jí)荷載增量按最大試驗(yàn)荷載的十分之一確定，加荷前進(jìn)行預(yù)壓，卸荷量每級(jí)為加荷量的兩倍，共分5級(jí)卸荷。加卸荷順序：0→400→600→800→1000→1200→1400→1600→1800→2000→1600→1200→800→400→0（KN）；0→800→1200→1600→2000→2400→2800→3200→3600→4000→3200→2400→1600→800→0（KN）

（3）測(cè)讀采樣時(shí)間

①加載：每次加載后測(cè)讀采樣時(shí)間為：0、5、15、30、45、60min，以后每隔30min測(cè)讀采樣一次，直至樁頂沉降量達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行下一級(jí)加載。②卸載：每級(jí)卸載后測(cè)讀30min，按0、15、30min進(jìn)行采樣，即可卸下一級(jí)荷載。荷載卸至零時(shí)的測(cè)讀采樣時(shí)間為：0、15、30、60、120min。

（4）加荷穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)

在每級(jí)荷載作用下，試樁的沉降量在每小時(shí)內(nèi)不超過(guò)0.1mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次（由1.5小時(shí)內(nèi)連續(xù)三次觀測(cè)值計(jì)算），認(rèn)為已達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定，以此值作為加荷穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。

（5）終止加荷條件

當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，即可終止加荷：

① 試樁荷載達(dá)到要求最大試驗(yàn)荷載；② 試樁在某級(jí)荷載作用下的沉降量大于前一級(jí)荷載下沉量的5倍；③ 樁身材料達(dá)到極限強(qiáng)度，樁頂出現(xiàn)明顯破損現(xiàn)象；④ 試樁在某級(jí)荷載下的沉降量大于前一級(jí)荷載沉降量的2倍，且經(jīng)24h尚未穩(wěn)定；

（6）靜荷載試驗(yàn)

（靜載荷試驗(yàn)裝置示意圖）

（7）單樁豎向極限承載力確定

① 按照荷載變化的特征確定：對(duì)于陡降型Q-S曲線，單樁豎向抗壓極限承載力取其發(fā)生明顯陡降的起始點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的荷載值；

② 根據(jù)沉降隨時(shí)間變化的特征確定：在前面若干級(jí)荷載作用下，S- lgt曲線呈直線狀態(tài)，隨著荷載的增加，S-lgt曲線變?yōu)殡p折線甚至三折線，尾部斜率呈增大趨勢(shì)，單樁豎向抗壓極限承載力取S-lgt曲線尾部出現(xiàn)明顯向下的彎曲的前一級(jí)荷載值；

③ 如果在某級(jí)荷載作用下，樁頂沉降量大于前一級(jí)荷載作用下沉降量的2倍，且經(jīng)24h尚未達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，在這種情況下單樁豎向抗壓極限承載力取前一級(jí)荷載值；

④ 如果已達(dá)加載反力裝置或設(shè)計(jì)要求的最大加載量，或錨樁上拔量已達(dá)到允許值而終止加載時(shí)樁的總沉降量不大，樁的豎向抗壓極限承載力取為不小于實(shí)際最大試驗(yàn)荷載值；

⑤ 對(duì)于緩變型Q-S曲線可根據(jù)沉降量確定，宜取S=40mm對(duì)應(yīng)的荷載值；當(dāng)樁長(zhǎng)大于40m時(shí)，宜考慮樁身彈性壓縮量；對(duì)直徑大于或等于800mm的樁，可取S=0.05D對(duì)應(yīng)的荷載值。

（8）試驗(yàn)結(jié)果分析

本次單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)共檢測(cè)6根樁：加樁5#、6#、10#工程樁：試驗(yàn)加載到2000kN時(shí)，總沉降量分別為15.45mm、14.80mm、15.01mm沉降量不大，而且Q～s曲線平緩，無(wú)明顯陡降段，s～lgt曲線呈平緩規(guī)則排列。37#、76#、173#工程樁：試驗(yàn)加載到4000kN時(shí)，總沉降量分別為16.84mm、15.90mm、14.70mm沉降量不大，而且Q～s曲線平緩，無(wú)明顯陡降段，s～lgt曲線呈平緩規(guī)則排列。綜合分析，加樁5#、6#、10#工程樁的單樁豎向抗壓極限承載力均不小于2000kN，滿足設(shè)計(jì)要求；37#、76#、173#工程樁的單樁豎向抗壓極限承載力均不小于4000kN，滿足設(shè)計(jì)要求。本次試驗(yàn)試樁樁號(hào)及最大試驗(yàn)載荷由甲方、監(jiān)理指定。進(jìn)行試驗(yàn)的6根樁，加樁5#、6#、10#三樁的單樁豎向抗壓承載力特征值為1000kN，均滿足設(shè)計(jì)要求；37#、76#、173#三樁的單樁豎向抗壓承載力特征值為2000kN，均滿足設(shè)計(jì)要求。

3結(jié)語(yǔ)

總而言之，豎向單樁靜載實(shí)驗(yàn)對(duì)確定單樁承載力起到了非常重要的作用，因此在樁基礎(chǔ)施工前需進(jìn)行嚴(yán)格的靜載實(shí)驗(yàn)，只有這樣才能確保樁承載力滿足設(shè)計(jì)要求，才能確保工程施工質(zhì)量。

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